Desenvolvimento de fotocatalisadores a partir de óxidos metálicos dopados com lantanídeos para o tratamento de efluentes de vinícolas

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Campos, Mariana Bizari Machado de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Fotocatálise heterogênea; TiO2; CeO2; Dopagem; Lantanídeos; Efluente vinícola; Doping; Lanthanides; Winery eflluent; Heterogeneous photocatalysis
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/216905

O vinho é uma bebida alcoólica milenar amplamente consumida em todo mundo. No Brasil existem mais de 74 mil hectares de produção vitivinícola, espalhados em 6 regiões de produção. Dentre as cidades produtoras do Estado de São Paulo, destaca-se São Roque, que vem apresentando um crescimento desse setor produtivo. No entanto, a geração de resíduos sólidos e líquidos provenientes desse setor vêm se tornando uma preocupação local. No caso dos efluentes líquidos, estes apresentam alto teor de matéria orgânica, especialmente polifenóis, o que dificulta o uso de tratamentos convencionais. Assim, este projeto visou desenvolver fotocatalisadores a partir da síntese de óxidos metálicos (TiO2 e CeO2) puros e dopados com lantanídeos (Pr e Tb), que sejam eficientes no tratamento dos efluentes vinícolas. As amostras obtidas foram tratadas termicamente (500 e 900oC) e caracterizadas estrutural, morfológica e espectroscopicamente (DRX, FTIR, DRS, MEV-FEG e EDS). Os resultados indicaram que os métodos de síntese escolhidos foram eficientes, resultando nas dopagens de interesse. Para as amostras de TiO2 tratadas a 500oC, verificou-se que a presença do dopante favoreceu a redução da cristalinidade e a formação de TiO2 da fase anatase, além de apresentarem absorção no UV e band gaps próximos a 3,20 eV. As amostras tratadas a 900oC apresentaram a fase rutilo e a formação de fase secundária, sendo por este motivo, descartadas para os testes fotocatalíticos. Já as amostras de CeO2 pura e dopadas, apresentaram estrutura cristalina do tipo fluorita, redução do band gap, além de absorção no visível, característica dos íons Pr4+ e/ou Tb4+. Devido maior cristalinidade observada a 900oC, estas amostras foram escolhidas para os testes fotocatalíticos. Posteriomente, a atividade fotocatalítica das amostras escolhidas foi investigada diante da degradação do azul de metileno e do ácido gálico, sob excitação de radiação UV e solar. Para o azul de metileno, observou-se uma redução da atividade fotocatalítica a medida que o % de lantanídeo aumenta, além de melhor desempenho das amostras quando excitadas por radiação solar, especiamente as de TiO2 puro e as com pequenos % de dopante. No degradação do ácido gálico, as amostras de TiO2 (puro e/ou dopagens) apresentaram resultados superiores às amostras de CeO2, além de melhor eficiência fotocatalítica a medida que o % de dopante aumenta, o que pode ser explicada pela capacidade quelante do lantanídeo diante desse composto fenólico. Por fim, realizou-se a caracterização físico-química do efluente vínícola fornecido por vínícola local e o tratamento fotocatalítico do efluente usando os óxidos sintetizados. O efluente vinícola apresentou pH ácido, grande quantidade de sólidos, altos valores de DQO, de COT e concentração significativa de compostos fenólicos, confirmando seu potencial nocivo e a necessidade de tratamento. Após o tratamento fotocatalítico, verificou-se redução considerável na DQO (de 50 a 60%) e no COT (de 30 a 40%) especialmente nas amostras com maior % de dopante excitadas por radiação solar. Tais resultados indicaram que os óxidos obtidos nesse trabalho são capazes de degradar parte dos compostos orgânicos presentes, apresentando potencial para aplicação no tratamento desse tipo de efluente, especialmente se combinados a tratamentos convencionais.